I ricercatori del RIKEN Center for Advanced Photonics (RAP) hanno utilizzato un metodo, utilizzando la sorgente di neutroni compatti RANS, misurare in modo non distruttivo il contenuto salino di strutture come ponti, tunnel, e strade sopraelevate, che possono subire degrado a causa dell'esposizione al sale dall'acqua di mare e da altre fonti.
Il crollo di un ponte ad agosto a Genova, Italia, portando alla morte di 37 persone, ha evidenziato il pericolo rappresentato dall'invecchiamento delle infrastrutture. Giappone, come molti paesi, affronta grossi problemi, poiché molti dei suoi ponti e tunnel sono stati costruiti durante l'elevata crescita economica negli anni '60 e '70 e ora stanno soffrendo il degrado. Però, le ispezioni richiedono tempo. Per esempio, la misurazione del contenuto di sale delle strutture in cemento viene in genere eseguita perforando un nucleo, un'azione che richiede tempo e può danneggiare leggermente la struttura.
Il gruppo di ricerca ha deciso di cercare un modo migliore per eseguire le ispezioni, utilizzando un raggio di neutroni, un dispositivo che emette neutroni ad alta energia in un raggio, emesso da una sorgente di neutroni compatta che avevano sviluppato. I neutroni sono un nuovo ed entusiasmante modo per visualizzare le strutture, in quanto possono penetrare abbastanza a fondo nei materiali metallici grazie al fatto che non interagiscono tramite la forza elettromagnetica, e quindi non sono influenzati dalla carica elettrica. Interagiscono occasionalmente con i nuclei nei materiali in cui penetrano, portando al rilascio di raggi gamma che possono essere rilevati.
Per questo esperimento, il gruppo ha usato la loro sorgente di neutroni compatti, che genera neutroni bombardando un bersaglio di berillio con protoni. Hanno usato la trave per irradiare una serie di blocchi di cemento con sale schiacciato tra di loro, con raggi gamma "pronti", raggi gamma che vengono emessi immediatamente dopo l'irradiazione da parte dei neutroni, misurati da rivelatori al germanio ad alta risoluzione. I raggi gamma tempestivi vengono emessi dagli atomi nei blocchi di cemento, e diversi elementi possono essere rilevati osservando l'energia dei raggi gamma. Per esempio, i picchi di energia dei raggi gamma immediati emessi dal cloro, un componente del sale, sono 517 kiloelettronvolt, 786 kiloelettronvolt, 788 kiloelettronvolt, 1165 kiloelettronvolt, e così via.
Facendo questo, i ricercatori sono riusciti a dimostrare la presenza di sale anche quando era circondato da 12-18 centimetri di cemento. Ogni misurazione ha richiesto circa 10 minuti.
Secondo Yoshie Otake, che ha condotto lo studio, "Questo è molto eccitante, perché il Giappone soffre di un grave degrado delle infrastrutture, ed è impossibile prevedere quando accadrà un grave incidente. Il nostro studio di fattibilità ha dimostrato che i fasci di neutroni possono effettivamente essere utilizzati per misurare se il contenuto di sale di una struttura in calcestruzzo rientra nei limiti legali stabiliti dal governo. La nostra prossima sfida è costruire una sorgente di neutroni compatta che sia abbastanza piccola da essere prontamente trasportata a varie infrastrutture per condurre misurazioni." I risultati sono stati presentati in ottobre al 18° Simposio JSMS sugli scenari della struttura in calcestruzzo, tenuto dalla Society of Materials Science, Giappone.
